DE1476877C

DE1476877C - Flow machine, especially gas turbine jet fogger

Info

Publication number: DE1476877C
Authority: DE
Inventors: Robert Hilltop Eastwood Nottinghamshire Bridge (Großbritannien)
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Publication date: 1971-05-06

Description

Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine, insbesondere Gasturbinenstrahltriebwerk, mit mindestens einer Stufe von hintereinander angeordneten Leitschaufeln und Laufschaufeln.The invention relates to a turbomachine, in particular a gas turbine jet engine, with at least a stage of guide vanes and rotor blades arranged one behind the other.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer derartigen Strömungsmaschine den im Betrieb erzeugten Lärm zu vermindern. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Verhältnis zwischen der Anzahl der Leitschaufeln und der Anzahl der Laufschaufeln in der oder jeder Stufe im wesentliehen einen Wert von 1,1« (1+Af) hat, worin η die Zahl der Harmonischen und Af die Machzahl der Umfangsgeschwindigkeit der radial äußeren Enden der Laufschaufeln ist.The invention is based on the object of reducing the noise generated during operation in such a turbomachine. According to the invention, this object is achieved in that the ratio between the number of guide vanes and the number of rotor blades in the or each stage essentially has a value of 1.1 «(1 + Af), where η is the number of harmonics and Af is the Mach number of the peripheral speed of the radially outer ends of the blades.

Der Erfindung liegt demgemäß die Erkenntnis zugründe, daß die angestrebte Geräuschminderung erlangt werden kann, wenn die relative Anordnung der Leitschaufeln und der Laufschaufeln in bestimmter Weise unter Berücksichtigung mathematischer Beziehungen vorgenommen wird. Wenn dabei die Anordnung .so aufgebaut wird, daß die «-te Harmonische gedämpft wird, dann werden damit auch die niedrigeren Harmonischen beseitigt bzw. vermindert.The invention is accordingly based on the knowledge that the desired noise reduction can be achieved if the relative arrangement of the Guide vanes and the rotor blades in a certain way, taking into account mathematical relationships is made. If the arrangement is built up in such a way that the «th harmonic is attenuated, then the lower harmonics are also eliminated or reduced.

Der Wert von η wird demgemäß entsprechend der zu unterdrückenden Harmonischen gewählt. Wenn beispielsweise nur die Grundfrequenz unterdrückt werden soll, hat η den Wert 1, wenn aber sowohl der Grundton als auch die erste Harmonische unterdrückt werden sollen, dann hat η den Wert 2 usw.The value of η is selected accordingly in accordance with the harmonics to be suppressed. For example, if only the fundamental frequency is to be suppressed, η has the value 1, but if both the fundamental and the first harmonic are to be suppressed, then η has the value 2, and so on.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Laufschaufeln zwischen zwei Sätzen von benachbarten Leitschaufeln angeordnet, wobei jeder Satz von Leitschaufeln dieselbe Anzahl von Schaufeln enthält. Dabei sind die beiden Sätze von Leitschaufeln vorzugsweise in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt.According to one embodiment of the invention, the blades are between two sets of adjacent ones Arranged guide vanes, each set of guide vanes containing the same number of vanes. Included the two sets of guide vanes are preferably offset from one another in the circumferential direction.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigtAn exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the drawing. In the Drawing shows

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines mit der erfindungsgemäßen Schaufelanordnung ausgerüsteten Gasturbinenstrahltriebwerks,F i g. 1 is a schematic representation of one with the according to the invention blade arrangement equipped gas turbine jet engine,

F i g. 2 einen schematischen Querschnitt längs der Linie 2-2 nach F i g. 1.F i g. FIG. 2 shows a schematic cross section along the line 2-2 according to FIG. 1.

F i g. 1 zeigt ein Gasturbinenstrahltriebwerk 10, z. B. ein Senkrechthubtriebwerk. Dieses weist in Strömungsrichtung hintereinander einen Lufteinlaß 11, einen Verdichter 12, eine Brennkammer 13 und eine Turbine 14 auf, wobei die Turbinenabgase durch eine Abgasleitung 15 an die Außenluft abgegeben werden.F i g. 1 shows a gas turbine jet engine 10, e.g. B. a vertical lift engine. This points in the direction of flow one behind the other an air inlet 11, a compressor 12, a combustion chamber 13 and a Turbine 14, the turbine exhaust gases being emitted through an exhaust pipe 15 to the outside air.

Der Verdichter 12 besitzt mehrere Stufen von Leitschaufeln 16, 18 und eine entsprechende Zahl von Stufen von Laufschaufeln 17, 19. In einem nach F i g. 1 ausgebildeten Triebwerk betrug die Machzahl Af der Spitzenanfangsgeschwindigkeit der Laufschaufeln 17, 19, bei der die Grundwelle beseitigt werden sollte, 0,8.The compressor 12 has several stages of guide vanes 16, 18 and a corresponding number of Steps of rotor blades 17, 19. In one according to FIG. 1 trained engine was the Mach number Af is the initial tip speed of the blades 17, 19 at which the fundamental wave is eliminated should be 0.8.

Das notwendige Verhältnis zwischen Leitschaufeln und Laufschaufeln 17 ist dementsprechend:The necessary ratio between guide vanes and rotor blades 17 is accordingly:

das heißt 1,1 η (1 + Af),
1,1 · 1 (1 + 0,8),
1,1 · 1,9 = 1,98.that is 1.1 η (1 + Af),
1.1 · 1 (1 + 0.8),
1.1 * 1.9 = 1.98.

Da neunzehn Laufschaufeln 17 vorgesehen waren, mußten 19 · 1,98 Leitschaufeln 16 vorgesehen werden, d. h. 37,6 Schaufeln. Da dies keine ganze Zahl ist, wird die nächsthöhere Zahl, d. h. 38, gewählt.
Die Anzahl der Leitschaufeln 18 ist dieselbe wie die der Leitschaufeln 16, wobei die Leitschaufeln, 16, 18 jedoch jede gewünschte Winkelstellung haben können. In F i g. 2 fluchten die Leitschaufeln 16 weder mit den Leitschaufeln 18, noch stehen sie in der Mitte zwischen diesen. In der Praxis wird die Winkelstellung der Leitschaufeln 16, 18 jeweils nach Versuchen so gewählt, daß das hervorgerufene Geräusch einen Mindestwert hat.Since nineteen blades 17 were provided, 19 x 1.98 guide vanes 16 had to be provided, ie 37.6 blades. Since this is not an integer, the next higher number, ie 38, is chosen.
The number of guide vanes 18 is the same as that of the guide vanes 16, but the guide vanes 16, 16, 18 can have any desired angular position. In Fig. 2, the guide vanes 16 are neither aligned with the guide vanes 18, nor are they in the middle between them. In practice, the angular position of the guide vanes 16, 18 is selected after tests so that the noise produced has a minimum value.

Claims

Patent claims:

1. Turbomachine, in particular gas turbine jet engine, with at least one stage of guide vanes and rotor blades arranged one behind the other, characterized in that the ratio between the number of guide vanes and the number of rotor blades in the or each stage essentially has a value of 1.1 η (1 + Af), where η is the number of harmonics and Af is the Mach number of the peripheral speed of the radially outer ends of the rotor blades.

2. Turbomachine according to claim 1, characterized in that the blades between two sets of adjacent guide vanes are arranged, each set of guide vanes contains the same number of blades.

3. Turbomachine according to claim 2, characterized in that the two sets of Guide vanes are offset from one another in the circumferential direction.